해설 보기
정답스플라인(spline) — 축에 여러 개의 이를 가공해 하중을 분산시켜 큰 토크를 전달합니다.
핵심 개념
키(key)의 종류와 전달 토크 크기 비교
축과 보스를 결합해 회전력을 전달하는 기계요소가 키입니다. 키는 접촉 면적과 홈의 형상에 따라 전달 가능한 토크가 크게 달라지는데, 마찰력에만 의존하는 안장키가 가장 약하고 묻힘키·접선키를 거쳐 스플라인·세레이션으로 갈수록 강해집니다. 특히 스플라인은 축 둘레에 여러 개의 키 홈(이)을 일체로 깎아낸 형태여서, 하중이 여러 이에 분산되어 큰 토크를 안정적으로 전달하고 축 방향 미끄럼도 허용합니다. 이 때문에 자동차 변속기(속도변환기구)나 유니버설 조인트처럼 큰 토크를 전달하면서 기어를 축 방향으로 이동시켜야 하는 곳에 주로 쓰입니다.
선지별 해설
①원뿔키는 축에 키홈을 파지 않고 테이퍼진 원뿔 슬리브를 때려 박아 마찰력으로 고정하는 키입니다. 축의 임의 위치에 보스를 고정할 수 있는 장점은 있으나 마찰에 의존하므로 큰 토크 전달용으로는 부적합합니다.
②안장키는 축을 전혀 깎지 않고 보스 쪽에만 홈을 파서 축 표면에 얹어 마찰로 고정하는 키입니다. 키 중에서 전달 토크가 가장 작아 경하중용에만 쓰이므로 변속기용으로는 맞지 않습니다.
③평키(납작키)는 축의 접촉면만 평평하게 깎아내고 키를 끼우는 방식으로, 안장키보다는 낫지만 여전히 묻힘키보다도 전달 토크가 작은 축에 속합니다.
④스플라인은 축 둘레에 4~20개의 이를 일체로 가공한 것으로, 여러 이가 하중을 나누어 받아 단일 키보다 훨씬 큰 토크를 전달합니다. 축 방향 미끄럼 이동도 가능해 자동차 변속기의 기어 이동축에 대표적으로 사용되므로 정답입니다.
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정답심봉(mandrel) — 공작물의 관통 구멍에 끼워 지지하여 바깥지름을 가공하게 해 줍니다.
핵심 개념
선반의 부속장치와 공작물 고정 방식
선반에서 공작물을 어떤 장치로 잡느냐는 공작물의 형상에 따라 결정됩니다. 척으로 잡기 어려운 긴 환봉은 센터로 양단을 지지하고, 불규칙하거나 큰 공작물은 면판에 볼트로 고정하며, 지름이 작고 정밀한 봉재는 콜릿척으로 물립니다. 이때 이미 구멍 가공이 끝난 관통 구멍이 있는 공작물, 예를 들어 기어 소재나 부시·플랜지류는 바깥지름을 다시 정밀 가공해야 하는데 척으로 바깥면을 물면 그 면을 깎을 수 없습니다. 그래서 구멍에 끼워 넣어 공작물을 지지하는 축, 즉 심봉(mandrel, 맨드릴)을 사용하고 심봉의 양 끝을 센터로 지지해 바깥지름을 가공합니다.